Стеклопластиковая арматура свойства: Стеклопластиковая арматура: характеристики, применение, фото, видео

by Posted on

Содержание

Стеклопластиковая арматура: характеристики, применение, фото, видео

Стеклопластиковая арматура, появившаяся на отечественном рынке относительно недавно, стала достойной альтернативой традиционным пруткам, изготовленным из металла. Стеклоарматура, как еще называют данный материал, обладает многими уникальными характеристиками, которые выгодно выделяют ее среди других изделий подобного назначения. Между тем подходить к выбору арматуры из стеклопластика следует очень взвешенно.

Стеклопластиковая арматура в пачках

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Стеклопластиковая арматура, если разбираться в ее конструктивных особенностях, представляет собой неметаллический стержень, на поверхность которого нанесена навивка из стекловолокна. Диаметр спиралевидного профиля арматуры, изготовленной из композитных материалов, может варьироваться в интервале 4–18 мм. Если диаметр прутка такой арматуры не превышает 10 мм, то она отпускается заказчику в бухтах, если превышает – то прутками, длина которых может доходить до 12 метров.

Для изготовления композитной арматуры могут быть использованы различные типы армирующих наполнителей, в зависимости от этого она подразделяется на несколько категорий:

  • АСК – изделия, изготовленные на основе стеклопластика;
  • АУК – углекомпозитные армирующие изделия;
  • АКК – арматура, выполненная из комбинированных композитных материалов.

На отечественном рынке наибольшее распространение получила стеклопластиковая арматура.

Различные стержни стеклопластиковой арматуры

Особенности структуры

Стеклопластиковая арматура – это не просто пруток из композитного материала. Она состоит из двух основных частей.

  • Внутренний стержень представляет собой параллельно расположенные волокна стеклопластика, соединенные между собой при помощи полимерной смолы. Отдельные производители выпускают арматуру, волокна внутреннего ствола которой не параллельны друг другу, а завиты в косичку. Следует отметить, что именно внутренний стержень арматуры из стеклопластика формирует ее прочностные характеристики.
  • Внешний слой арматурного прутка, изготовленного из стеклопластика, может быть выполнен в виде двунаправленной навивки из волокон композитного материала либо в виде напыления мелкофракционного абразивного порошка.

Стеклопластиковые арматурные стержни с абразивным напылением

Конструктивное исполнение арматурных прутков из стеклопластика, которое во многом определяет их технические и прочностные характеристики, зависит от фантазии производителей и применяемых ими технологий изготовления данного материала.

Основные свойства

Стеклопластиковая арматура, согласно результатам многочисленных исследований, проведенных компетентными организациями, обладает рядом характеристик, выгодно отличающих ее от других материалов подобного назначения.

  • Арматурные прутки из стеклопластика обладают небольшой массой, которая меньше веса аналогичных изделий из металла в 9 раз.
  • Стеклопластиковая арматура, в отличие от изделий из металла, очень устойчива к коррозии, отлично противостоит воздействию кислой, щелочной и соленой сред. Если сравнивать коррозионную устойчивость такой арматуры с аналогичными свойствами изделий из стали, то она выше в 10 раз.
  • Свойство проводить тепло у стеклопластиковой арматуры значительно ниже, чем у изделий из металла, что минимизирует риск возникновения мостиков холода при ее использовании.
  • За счет того, что арматура из стеклопластика транспортируется значительно проще, а срок ее эксплуатации значительно дольше, чем у металлической, ее применение более выгодно в финансовом плане.
  • Стеклопластиковая арматура – это диэлектрический материал, который не проводит электрический ток, обладает абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн.
  • Использовать такой материал для создания армирующих конструкций значительно проще, чем металлические прутки, для этого нет необходимости в применении сварочного оборудования и технических устройств для резки металла.

Сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры

Благодаря своим бесспорным достоинствам стеклопластиковая арматура, появившись относительно недавно на отечественном рынке, уже успела завоевать высокую популярность как у крупных строительных организаций, так и у частных застройщиков. Между тем обладает такая арматура и рядом недостатков, к наиболее значимым из которых следует отнести:

  • достаточно низкий модуль упругости;
  • не слишком высокую термическую устойчивость.

Низкий модуль упругости стеклопластиковой арматуры является плюсом при изготовлении каркасов для укрепления фундамента, но большим минусом в том случае, если она используется для армирования плит перекрытия. При необходимости обращения в таких случаях именно к этой арматуре предварительно необходимо провести тщательные расчеты.

График замены стальной арматуры на композитную

Невысокая термическая устойчивость стеклопластиковой арматуры является более серьезным недостатком, ограничивающим ее применение. Несмотря на то, что такая арматура относится к категории самозатухающих материалов и не способна служить источником распространения огня при ее применении в бетонных конструкциях, при высоких температурах она утрачивает свои прочностные характеристики. По этой причине использоваться такая арматура может только для укрепления тех конструкций, которые не подвергаются воздействию высоких температур в процессе эксплуатации.

Еще одним значимым недостатком арматуры, изготовленной из стеклопластика, следует отнести то, что со временем она утрачивает свои прочностные характеристики. Этот процесс значительно ускоряется, если она подвергается воздействию щелочных сред. Между тем такого недостатка можно избежать, если применять стеклопластиковую арматуру, изготовленную с добавлением редкоземельных металлов.

Как и из чего производят стеклопластиковую арматуру

Многим стеклопластиковая арматура знакома не только по фото в интернете, но и на практике применения в строительстве, однако мало кто знает, как она производится. Технологический процесс производства арматурных прутков из стеклопластика, за которым очень интересно наблюдать по видео, легко поддается автоматизации и может быть реализован на базе как крупных, так и небольших производственных предприятий.

Технологическая линия производства стеклопластиковой арматуры

Для изготовления такого строительного материала прежде всего необходимо подготовить сырье, в качестве которого используется алюмоборсиликатное стекло. Чтобы придать исходному сырью требуемую степень тягучести, его расплавляют в специальных печах и уже из полученной массы вытягивают нити, толщина которых составляет 10–20 микрон. Толщина полученных нитей настолько невелика, что, если снять их на фото или видео, то без увеличения полученной картинки их не разглядеть. На стеклонити при помощи специального устройства наносится маслосодержащий состав. Затем из них формируются пучки, которые получили название стеклоровинга. Именно такие пучки, собранные из множества тонких нитей, являются основой стеклопластиковой арматуры и во многом формируют ее технические и прочностные характеристики.

Устройство подогрева и разделения нитей

После того как нити из стеклопластика подготовлены, они подаются на производственную линию, где их и превращают в арматурные прутки различного диаметра и разной длины. Дальнейший технологический процесс, познакомиться с которым можно по многочисленным видео в интернете, выглядит следующим образом.

  • Через специальное оборудование (шпулярник) нити подаются на натяжное устройство, которое одновременно выполняет две задачи: выравнивает напряжение, имеющееся в стеклонитях, располагает их в определенной последовательности и формирует будущий арматурный стержень.
  • Пучки нитей, на поверхность которых предварительно был нанесен маслосодержащий состав, обдаются горячим воздухом, что необходимо не только для их просушки, но и для незначительного нагревания.
  • Прогретые до требуемой температуры пучки нитей опускаются в специальные ванны, где пропитываются связующим веществом, также нагретым до определенной температуры.
  • Потом пучки нитей пропускаются через механизм, при помощи которого выполняется окончательное формирование арматурного стержня требуемого диаметра.
  • Если изготавливается арматура не с гладким, а с рельефным профилем, то сразу после выхода из калибровочного механизма осуществляется навивка пучков из стеклонитей на основной стержень.
  • Чтобы ускорить процесс полимеризации связующих смол, готовый арматурный пруток подается в туннельную печь, перед входом в которую на прутки, изготавливаемые без навивки, наносится слой мелкофракционного песка.
  • После выхода из печи, когда стеклопластиковая арматура практически готова, стержни охлаждают при помощи проточной воды и подают на резку либо на механизм их сматывания в бухты.

Отрезной механизм – последнее звено в производстве композитной арматуры

Таким образом, технологический процесс изготовления стеклопластиковой арматуры не такой сложный, о чем можно судить даже по фото или видео его отдельных этапов. Между тем такой процесс требует использования специального оборудования и строгого соблюдения всех режимов.

На видео ниже можно более наглядно ознакомиться с процессом производства композитной стеклоарматуры на примере работы производственной линии ТЛКА-2.

Параметры – вес, диаметр, шаг навивки

Арматура, для изготовления которой используется стекловолокно, характеризуется рядом параметров, определяющих область ее применения. К наиболее значимым относятся:

  • вес одного погонного метра арматурного прутка;
  • для изделий с рельефным профилем – шаг навивки пучков стекловолокна на их поверхности;
  • диаметр арматурного стержня.

На сегодняшний день арматура с рельефным профилем выпускается преимущественно с шагом навивки, равным 15 мм.

Выбор диаметра стеклопластиковой арматуры

Наружный диаметр арматурного прутка характеризуется номером, который присваивается изделию в соответствии с Техническими условиями производства подобной продукции. В соответствии с ТУ, арматурные прутки из стекловолокна сегодня выпускаются под следующими номерами: 4; 5; 5,5; 6; 7; 8; 10; 12; 14; 16; 18. Вес погонного метра арматурных прутков из стекловолокна, представленных на современном рынке, варьируется в пределах 0,02–0,42 кг.

Виды стеклопластиковой арматуры и сферы ее применения

Арматура, для производства которой используется стекловолокно, имеет множество разновидностей, различающихся между собой не только по диаметру и форме профиля (гладкая и с рифлением), но и по области использования. Так, специалисты выделяют стеклопластиковую арматуру:

  • рабочую;
  • монтажную;
  • распределительную;
  • специально предназначенную для армирования бетонных конструкций.

В зависимости от решаемых задач такая арматура может использоваться в виде:

  • штучных прутков;
  • элементов армирующих сеток;
  • арматурных каркасов различной конструкции и габаритов.

Арматурная стеклопластиковая сетка 100х100 мм

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, появилась на отечественном рынке недавно, предприятия, строительные компании и частные лица уже достаточно активно используют ее для решения различных задач. Так, набирает популярность применение стеклопластиковой арматуры в строительстве. С ее помощью армируют фундаменты и другие конструкции из бетона (дренажные колодцы, стены и др.), ее применяют для укрепления кладки, выполняемой из кирпича и блочных материалов. Технические характеристики стеклопластиковой арматуры позволяют успешно использовать ее в дорожном строительстве: для армирования дорожного полотна, укрепления насыпей и слабых оснований, создания монолитных бетонных оснований.

Частные лица, самостоятельно занимающиеся строительством у себя на приусадебном участке или на даче, также успели оценить достоинства данного материала. Интересен опыт применения стеклопластиковой арматуры на дачах и в огородах частных домов в качестве дуг для возведения парников. В интернете можно найти множество фото таких аккуратных и надежных конструкций, которые не подвержены коррозии, легко ставятся и так же легко демонтируются.

Каркас самодельного парника из стеклопластиковой арматуры

Большим преимуществом использования такого материала (особенно для частных лиц) является простота его транспортировки. Смотанную в компактную бухту стеклопластиковую арматуру можно увезти даже на легковом автомобиле, чего нельзя сказать об изделиях из металла.

Что лучше – стеклопластик или сталь?

Чтобы ответить на вопрос, какую арматуру лучше использовать – стальную или стеклопластиковую, – следует сравнить основные параметры этих материалов.

  • Если арматурные прутки из стали обладают и упругостью, и пластичностью, то стеклопластиковые изделия – только упругостью.
  • По пределу прочности стеклопластиковые изделия значительно превосходят металлические: 1300 и 390 МПа соответственно.
  • Более предпочтительным является стекловолокно и по коэффициенту теплопроводности: 0,35 Вт/м*С0 – против 46 у стали.
  • Плотность арматурных прутков из стали составляет 7850 кг/м3, из стекловолокна – 1900 кг/м3.
  • Изделия из стекловолокна, в отличие от арматурных прутков из стали, обладают исключительной коррозионной устойчивостью.
  • Стекловолокно – это диэлектрический материал, поэтому изделия из него не проводят электрический ток, отличаются абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн, что особенно важно при строительстве сооружений определенного назначения (лаборатории, исследовательские центры и др.).

Между тем изделия из стекловолокна недостаточно хорошо работают на изгиб, что ограничивает их применение для армирования плит перекрытия и других сильно нагруженных бетонных конструкций. Экономическая целесообразность использования арматурных прутков, изготовленных из композитных материалов, заключается еще и в том, что их можно приобрести ровно такое количество, которое вам необходимо, что делает их применение практически безотходным.

Резюмируем все вышесказанное. Даже учитывая все уникальные характеристики композитной арматуры, применять ее следует очень обдуманно и только в тех сферах, где данный материал проявляет себя лучше всего. Нежелательно использовать такую арматуру для укрепления бетонных конструкций, которые в процессе эксплуатации будут испытывать очень серьезные нагрузки, способные стать причиной ее разрушения. Во всех же остальных случаях применение арматуры из стекловолокна и других композитных материалов подтвердило свою эффективность.

Композитная стеклопластиковая арматура назначение, технические характеристики, свойства и область применения 

Назначение

Композитная стеклопластиковая арматура – вид строительной арматуры, она производится в виде стержней разной длинны, имеющих внешнее сечение в виде спирали. Изготавливается из стекловолокна и связующих смол. Волокно обеспечивает необходимую прочность, а смола связывает волокна между собой.

Внедрение в технологию строительства данной арматуры не только снижает стоимость работ до 50%, но также увеличивает срок эксплуатации объекта. Достоинством данной арматуры является высокая прочность и малый удельный вес. Поэтому такая арматура является сильным конкурентом простой металлической арматуры. Стеклопластиковая арматура обладает рядом физико-механических качеств позволяющих использовать ее в очень агрессивных средах. Со временем материал не ржавеет, не разрушается при контакте с бетоном. Благодаря своим плюсам, композитная стеклопластиковая арматура практически вытеснила металлическую во многих областях строительства: армирование ленточных и монолитных фундаментов в малоэтажном строительстве, армировании бетонной стяжки пола. Она нашла применение во многих уголках нашей планеты. Используется при строительстве небоскребов в странах Востока, стройплощадках Европы, а в Японии — это основной вид арматуры при строительстве зданий, к которым предъявляют повышенные требования к сейсмической устойчивости.

Технические характеристики 

Характеристики Арматура композитная полимерная стеклопластиковая (АКС)
Материал Стеклоровинг, связанный полимером на основе эпоксидной смолы
Предел прочности при растяжении, МПа 1000-1300
Модуль упругости, Мпа 50 000
Относительное удлинение, % 2,2
Плотность, т/м3 1,9
Коэффициент линейного расширения αх*10-5/°C 9-12
Временное сопротивление при растяжении, МПа От 750
Коррозионная стойкость к агрессивным средам Нержавеющий материал, первой группы химической стойкости, в том числе к щелочной среде бетона
Теплопроводность Нетеплопроводна
Электропроводность Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили, мм 4 — 24
Длина Возможна любая длина стержней и поставка в бухтах.
Экологичность Имеется санитарно-эпидемиологическое заключение, не выделяет вредных и токсичных веществ
Долговечность Прогнозируемая долговечность не менее 100 лет
Параметры равнопрочного арматурного каркаса при нагрузке 25 т/м2 При использовании арматуры 8 АКС размер ячейки 23 x 23 см. вес 0,61 кг/м2. Уменьшение веса в 9 раз.


Свойства

— Композитная арматура в 9 раз легче классической арматуры из металла, при этом ее прочностные характеристики лучше в 3 раза. Это дает возможность уменьшать диаметр, сохраняя все необходимые характеристики.

— Стеклопластиковая арматура имеет долгий срок эксплуатации. Срок годности арматуры из композитных материалов практически не ограничен. По мнению экспертов, данная арматура способна сохранять свои технические характеристики в возведенном объекте не менее 80-100 лет. Это позволяет минимизировать ремонтные работы и повысить срок эксплуатации готового объекта.

— Устойчивость к химическим воздействиям. Стеклопластиковая арматура не реагирует на воздействие щелочной и кислотных сред. В процессе ее эксплуатации не происходит окисление, и соответственно нет проявлений коррозии. Это позволяет избавиться от появления трещин и разрушения бетонных конструкций в следствии внутренних напряжений. Такие напряжения появляются при коррозии металлической арматуры.

— Не является источником электромагнитных помех. Имеет низкий коэффициент теплопроводности.

— Стеклопластиковая арматура, благодаря своим уникальным диэлектрическим и теплопроводным свойствам широко используется при возведении жилых домов. Армирование бетонных конструкций материалом с хорошими диэлектрическими свойствами позволяет избавиться от возможных электромагнитных помех, после введения здания в эксплуатацию. Низкий коэффициент теплопроводности, дает возможность экономить на отоплении зданий, так как стеклопластиковая арматура не создает «мостки холода» и не увеличивает потери тепла.

— Стоимость стеклопластиковой арматуры в 1.5 — 2 раза ниже, чем стоимость стальной арматуры равнопрочностного диаметра. Большая экономия при строительстве достигается за счет уменьшения стоимости как самого материала, так и стоимости его доставки и монтажа. Стеклопластиковую арматуру легко разгружать, при этом не требуется специальная техника или большое количество рабочих.

— Простота в доставке. Стеклопластиковая композитная арматура реализуется бухтами диаметр которых составляет порядка 1 метра. Вес такой бухты колеблется от 7 до 10 кг. Так упаковываются все виды арматуры, диаметр прутков которых не более 10 мм. Это позволяет перевозить стеклопластиковую арматуру в легких грузовиках, или даже в багажнике легкового автомобиля. Стальную арматуру перевозят в грузовых автомобилях с длинным кузовом, при этом для ее загрузки и разгрузке необходима специальная техника.

— Стеклопластиковая арматура обладает высокими противопожарными характеристиками. Данный материал не горит. Ее можно эксплуатировать внутри бетона в широком диапазоне температур от -70 до +600 градусов по шкале Цельсия. Если на арматуру в течении длительного времени воздействовать температурой более 200 градусов, то она, как и бетон, потеряет свои эксплуатационные свойства.

— Арматура изготовляется в прутах необходимой длинны. Это позволяет значительно экономить на остатках, и оптимизировать условия монтажа.

— Стеклопластиковая арматура имеет близкий к бетону коэффициент расширения. Благодаря этому она не разрушает бетон при повышении температуры, что повышает срок эксплуатации сооружения.

— Прочностные характеристики и внутренне напряжение в прутках не изменяются при изгибе стеклопластиковой арматуры. Поэтому, при развертывании бухты, пруток принимает свою первоначальную прямую форму. Это значительно ускоряет и облегчает монтажные работы, и дает возможность экономить на хранении и перевозке.

— Простота в монтаже. Арматуру можно «вязать» применяя минимальное количество подсобных инструментов и дополнительных материалов. Резать стеклопластик можно с помощью болгарки, торцовки или даже ножниц и кусачек.

Область применения


  • Стеклопластиковая арматура используется при возведении различных зданий и сооружений, в соответствии с техническим заданием сформулированным в проекте строительства:

  • — При строительстве производственных и гражданских зданий при армировании фундаментов, стяжек и стен.

  • — Для укрепления автомагистралей и дорог местного значения внутри дорожного полотна.

  • — Практически любых зданий и сооружений из бетона в качестве стержней и сеток в различных конструкциях.

  • — При возведении кирпичных многослойных стен.


Надо отметить, что стеклопластиковая арматура наиболее актуально там, где имеется химически активная среда, и где применение металлической арматуры значительно ухудшает качественные характеристики возводимого сооружения. Ее использование оправдано при возведении портовых сооружений и для укрепления линии побережья и рек.

  • — При строительстве канализационных и мелиорационных сооружений.

  • — При строительстве сооружений с повышенными требованиями к химической устойчивости.

  • — При проведении работ по внешнему утеплению зданий.

  • — При производстве бетонных изделий с внутренним преднапряжением.

  • — При реконструкции или возведении зданий с повышенной сейсмоустойчивостью.

Композитная арматура — применение в строительстве, характеристики и сравнение

Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.

Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.

Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.

Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?

Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.

Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.

Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.

Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется. Причина – повышенная гибкость данного материала.

Физические свойства композитной арматуры

Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.

Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012

Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).

Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна (АУК).

К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.

А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:

  • К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
  • Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной. Это дает экономию при транспортировке.
  • Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
  • Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
  • Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.

Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь

Недостатки композитной арматуры:

  • Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать у производителя.
  • Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
  • Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
  • Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.

Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?

Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с металлической арматурой, – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.

Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании  этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.

Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 08.07. 2016 г.

В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.

Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):

  • При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
  • Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).

Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры

Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации

Далее, как требует норматив, полученные 168 МПа нужно разделить на коэффициент надежности (запас прочности), равный 1,5. В итоге мы получим 112 МПа.

Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.

Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.

Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.

Сортамент и цена композитной арматуры

Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.

О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.

Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.

Выводы и рекомендации

Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.

Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.

Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры

Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.

технические характеристики и сферы применения

Содержание статьи

Металлическая арматура считается надёжным вариантом для формирования «скелета» монолитного бетона. И сегодня её важность и необходимость в строительстве не подвергается сомнению, хотя на рынке появился и стабильно прогрессирует новый вид арматуры – композитная или стеклопластиковая (СПА). «Новым» материал можно назвать весьма условно, он пришёл на рынок 50 лет назад. Для России стеклопластик был неактуален до недавнего времени, у нас достаточно ресурсов для производства собственного металла по разумной для строительства цене.

В то же время, стеклопластиковая арматура по ряду свойств догнала и перегнала металл, а выводы о прочности и долговечности материала можно сделать и на мировом опыте эксплуатации СПА.

Структура композитной арматуры

Из стеклопластикового волокна с полимерной связующей пропиткой изготавливается строительный материал в виде рельефных стержней заданной величины – стеклопластиковая арматура. Структура материала:

  • Внутренний стержень. Служит обеспечением  основных функциональных характеристик. В изготовлении используются волокна из стеклопластика. Они размещаются в структуре стержней параллельно либо в виде плетения «косичкой», далее заливаются полимерной смолой.
  • Наружное покрытие. Выполняется способом навивки на внутренний стержень композитных волокон либо напылением на него мелкофракционного абразива.

Типоразмеры и параметры

Диаметр производимой СПА варьируется в диапазоне 4 – 18 мм. Изделия выпускаются в виде мерных прутов либо в бухтах.

Общая длина арматуры в бухте зависит от используемого в её изготовлении технологического оборудования. СПА диаметром 12 мм и более предлагаются потребителю исключительно в виде прутков.

К основным параметрам, влияющим на область применения, относятся вес одного метра и диаметр композитного прутка.

Дополняющей характеристикой можно считать шаг навивки, но сегодня практически все производители выпускают арматуру с шагом 15 мм.

Сферы применения

В связи с востребованностью стеклопластиковой арматуры в строительстве, производители стали предлагать изделия не только в традиционном исполнении, — бухтах и прутках. На рынке появились стеклопластиковые армирующие сетки и готовые армокаркасы в различных вариантах исполнения по форме и габаритным параметрам.

Композитная арматура применяется при выполнении ряда строительных работ и изготовлении строительных конструкций:

  • Армирование конструкций из монолитного бетона: стен, колодцев, покрытий, фундаментов.
  • Укрепление кладки из штучных стеновых материалов, —  кирпича, камня, а также блоков пористых и облегчённых всех видов.
  • В устройстве дорожных покрытий и укреплении насыпей.
  • Возведение зданий с применением технологий несъёмной опалубки.
  •  Обеспечение гибких связей несущих, облицовочных, укрепляющих слоёв в устройстве  многослойных стен и иных конструкций.
  • Изготовление опор ЛЭП и железнодорожных шпал.
  • Применение в качестве дюбелей для крепления теплоизоляции сооружений.
  • Устройство инженерных коммуникаций, канализации, водоотведения.
  • Создание мелиоративных систем.
  • Особую популярность композитные изделия получили у дачников и владельцев приусадебных участков. СПА используется на дуги теплиц, для создания декоративных и хозяйственных ограждений, поддержки плодовых деревьев.

Ребристые и гладкие стержни

Ребристый профиль изделиям необходим для улучшения сцепления с бетонной смесью. Иногда, с этой же целью, поверхность арматуры в процессе застывания посыпается песком.

Стеклопластиковые стержни с гладкой поверхностью не могут иметь должного сцепления с бетоном, — поэтому они менее востребованы в качестве арматуры для бетонных работ.

Но цена гладких прутов значительно ниже, поэтому есть смысл использовать их в качестве вспомогательных изделий с минимальной нагрузкой при сборке каркаса для армирования.

Преимущества композитной арматуры

Благодаря сочетанию неметаллических волокон и связующего композитного состава арматура из стеклопластика приобрела дополнительные качества и свойства, активно используемые на практике:

  • незначительный удельный вес, что снижает затраты на транспортировку и облегчает монтаж;
  • не требуются сварочные операции;
  • предел прочности, почти вдвое превышающий аналогичный параметр металла;
  • химическая стойкость;
  • низкий уровень теплопроводности в сочетании с широким температурным диапазоном эксплуатации;
  • высокий показатель диэлектрической проницаемости.

Преимущества самого материала дополняются особенностями технологического процесса:

  • все нити сердцевины одинаково напряжены, что усиливает прочность СПА;
  • поток нити на этапе скручивания очищается от всевозможных загрязнений, что обеспечивает оптимальный расход компонентов при изготовлении и способствует снижению итоговой стоимости изделий;
  • для повышения химической стойкости и повышения адгезии с бетоном арматура покрывается слоем винилэфирной смолы.

Рекомендации по выбору изделий

Критерии выбора СПА для выполнения строительных работ:

  • соответствие диаметра изделия заявленным значениям;
  • качество намотки внешнего слоя;
  • наличие сертификатов качества и протоколов испытаний материала.

Если после визуального осмотра выясняется, что цвет арматуры темнее заявленного производителем, то такие изделия приобретать не рекомендуется. Потемнение СПА означает нарушение температурного режима при изготовлении, изделие считается горелым, а его технические характеристики не соответствуют декларированным.

Сравнение характеристик арматуры стальной и стеклопластиковой

Не стоит сравнивать и оценивать арматуру стальную и композитную, разделяя по комплексу характеристик на оценки «хорошая» или «плохая». Есть точные определения, когда стеклопластиковая арматура применяться не должна, а когда может быть лучшим решением.

Как правило, обоснованием любого выбора становятся технические характеристики стеклопластиковой арматуры и её конкурента из металла.

Сравнение указанных видов арматуры неизбежно, так как они имеют сходные параметры и сферы применения, а значит, могут взаимно заменяться при соблюдении определённых условий.

Недостатки

Популярность стеклопластиковой арматуры обоснована рядом безусловных достоинств, но материал имеет и недостатки, способные перечеркнуть все преимущества.

Низкий модуль упругости

Этот показатель означает, что композитные изделия не следует использовать для армирования монолитных перекрытий либо их участков.  В случае крайней необходимости применения именно СПА, —  необходимо провести тщательные технические расчёты.

Низкая термическая устойчивость

Стеклопластиковая арматура – это самозатухающий материал, который не может стать распространителем огня в бетонных конструкциях. Но при высоких температурах изделия СПА резко теряют свои функциональные прочностные характеристики, что ограничивает сферу применения композитной арматуры.

Потеря прочности

Арматура из стеклопластика со временем снижает либо утрачивает прочностные характеристики (полимерные органические связи разрушаются — так называемый процесс «старения» органики). Процесс ускоряется при воздействии на арматуру щелочных сред. Во избежание этого недостатка следует применять композитные изделия с добавлением редкоземельных металлов.

С учётом всех перечисленных, даже уникальных достоинств арматурных стеклопластиковых прутов, их применение допускается только в условиях и конструкциях, где материал не будет испытывать разрушительных для него нагрузок и воздействий.

Нюансы и особенности

Как и о всяком относительно новом строительном материале, об СПА в профессиональной и дилетантской среде имеется много противоречивых мнений. Попробуем разобраться в подлинности и обоснованности некоторых суждений.

О сгибании СПА

Необходимость согнуть арматуру достаточно часто возникает в ходе строительства, непосредственно на объекте. Но стеклопластиковые стержни невозможно согнуть качественно непосредственно на месте её установки, — в этом отличие её от металла. Строители часто считают это минусом СПА, но не критическим. Есть два приемлемых решения:

  • Гнутые элементы заказываются производителю заранее, если есть проект армирования или хотя бы понимание необходимости сгибания.
  • Возможно применение смешанного армирования. В этом случае композитные пруты соединяются с угловыми элементами из металлической арматуры.

О нормативной базе на использование СПА

Противники стеклопластиковой арматуры в строительстве утверждают, что её использование на стройке незаконно, так как отсутствуют нормативы и стандарты на её применение. Это всего лишь полуправда. На самом деле применять композитные стержни разрешено ГОСТом, никто не вправе запретить реализацию проекта с проверенными экспертизой расчётами нагрузок. Но проблема есть, — это отсутствие программ и утверждённых моделей расчёта конструкций для использования композитной арматуры. Но для малоэтажного строительства в подобных нормативах и программах нет нужды. Построить небольшой дом или дачу с использованием СПА  можно, для чего можно воспользоваться примерными нормами и советами знающих профессионалов.

О цвете композитных стержней

Изначальный, стандартный цвет СПА – светло-желтоватый. Как более редкий вариант, – чёрный, если исходным материалом является базальт. Придать привлекательность композитным прутам призван цвет, — это ход скорее маркетинговый, необходимостью он не вызван. Но на рынке произошёл некий информационный вброс: якобы окрашивающие добавки в композите улучшают его характеристики.

Поэтому сразу поставим точку: цвет никак не влияет на качество стеклопластиковой арматуры. Возможно, какую-то роль цветовые решения играют при использовании СПА для хозяйственных нужд на дачах и в садах.

Когда и почему стеклопластиковую арматуру применять не следует

Кратко причины замены стеклопластиковой арматуры можно сформулировать так: когда нет уверенности в качестве материала или профессиональной пригодности исполнителей.

Отсутствие опыта у бетонщиков

Жёсткость стеклопластикового арматурного каркаса значительно ниже, чем металлического аналога.

Важно! Специалисты, выполняющие бетонные работы, обязаны знать, что вибрационные нагрузки при заполнении бетоном опалубки  с использованием автомиксера, могут привести к самым непредсказуемым последствиям.

В этом случае может произойти поломка либо смещение элементов каркаса из стеклопластиковой арматуры.

Имеющие опыт выполнения подобных работ, применяют различные приспособления для бережной заливки смеси, постоянно контролируют пространственное положение арматуры в процессе устройства монолита. Если предполагаемый объём бетона большой, а значительное механическое воздействие на каркас неизбежно, — рекомендуется заменить пластик на металл.

Сомнения в качестве материалов

Строители уже привыкли к наличию на рынке большого количества контрафактной арматуры из стеклопластика. Поэтому к выбору изделий, как правило, подходят ответственно, ориентируясь в первую очередь не на стоимость изделий, а на подтверждённое документами качество.

Но это бывает только в том случае, если заказчик готов платить высокую цену за материал, а исполнитель дорожит своей репутацией. Для одноразовых шабашников разброс цен, – дополнительный доход через обман неподготовленного застройщика.

Наличие некачественного контрафакта на рынке композитной арматуры обосновано доступностью технологии изготовления арматуры в кустарных условиях. Простейшая линия стоит не очень дорого, а сырьё для изготовления арматуры может быть использовано в различных вариантах качества, лишь бы устраивала цена.

Застройщик, решивший закупить материалы самостоятельно, либо строящий дом своими руками, должен перед приобретением арматуры убедиться в её происхождении и наличии должных сертификатов соответствия.

Далее можно обследовать представленные продавцом образцы материала. Разумеется, для определения контрафакта нужны навыки, но иногда достаточно визуального осмотра, тактильной оценки или приложения силового воздействия для выявления брака или подделки. Дефекты могут быть следующими:

  • связанные с нарушением технологии при формовании стекловолокна;
  • вспучивание волокон;
  • неявная обвивка стержня;
  • видна явная пористость и пузырьки по объёму;
  • эллипсоидность диаметра среза;
  • изделия легче на ощупь в сравнении с другими образцами;
  • арматуру 6-8 мм можно достаточно легко сломать;
  • песочная обсыпка при прикосновении к арматуре отходит;
  • видимые макротрещины и подтёки связующего.
  • интересный момент: отсутствие у продавца бухт арматуры может говорить о недостаточности «памяти формы» для распрямления после разматывания.

Лучший индикатор нарушения технологии изготовления композитной арматуры — цвет изделий. Неправильно выполненный режим спекания и полимеризации в печи приводит к большому разбросу цветов и оттенков изделий, — от светлого карамельного до тёмного коричневого. Подобные нарушения приводят к повышенной хрупкости материала, а также расслоению ещё во время доставки или хранения.

Неопытному застройщику сложно сходу выявить дефекты, — а потому стоит проконсультироваться со знатоками материала перед его приобретением, проверить сертификаты и посмотреть на отзывы других покупателей.

Споры и выводы в сравнении стальной и стеклопластиковой арматуры

Споры о преимуществах и недостатках

Дискуссия о недостатках СПА в сравнении со стальной арматурой продолжается годами. Так было всегда при внедрении новых материалов, и крайне редко они сразу занимали лидирующие позиции.

Застройщикам, которые не могут по ряду причин заказать расчёт армирования в проектных организациях, могут воспользоваться советами из этой статьи либо из других источников. Главное, на что необходимо обратить внимание – это качество стеклопластиковых изделий. При соблюдении этого критерия сам собой отпадёт вопрос необходимости стеклопластика или металла.

Если говорить откровенно, сегодня использовать СПА следует с максимальной осторожностью. Разумеется, при применении материала в хозяйственных целях или при возведении вспомогательных помещений, особая осторожность не требуется. Речь идёт об ответственных конструкциях, когда арматура работает под нагрузками — перекрытия, балки, колонны, ригели, ростверки, фундаменты.

В начале этого века, когда композитная арматура только начала внедряться в строительство, в России были разработаны технические рекомендации по её применению ТР 013-1-04. В документе новый материал рассматривался как альтернатива металлической арматуре, но с указанием всех слабых характеристик СПА при использовании в бетонных конструкциях:

«1.3. При назначении областей применения учтены:
— низкий в сравнении с металлической арматурой модуль упругости,
— отсутствие возможности конструктивных сгибов готовых
арматурных стержней при арматурных работах».

По ссылке https://21kompozit.ru/docs/ можно ознакомиться с основными нормами и правилами в этой области не только в РФ, но и в США, Канаде, Европе, Японии.

Сравнительно недавно в спорах потивников главным аргументом было отсутствие стандартов и иных нормативов по применению стеклопластиковой арматуры.

Сегодня они есть. Нормативная база постоянно корректируются. Это не значит, что стеклопластик стал  лучше, просто указываются границы его разумного использования.

Категоричное отрицание СПА неприемлемо, — это перспективный материал, он постоянно усовершенствуется. Но на сегодня стальная арматура лучше по большинству параметров и конкурентна по стоимости, у нее более прогнозируемое качество, наработан огромный опыт конструирования и эксплуатации.

Выбор, основанный на многих и многих критериях должны сделать сами застройщики.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Композитная стеклопластиковая арматура: характеристики, применение.

Для производства композитной арматуры используют специальные композитные материалы (нити-волокна). Для пропитки этих материалов используется эпоксидная смола, после чего волокна сплетаются и еще раз покрывают полимерным покрытием. Далее покрытые волокна вытягивают и на стержень накручивают ребристую часть.

В процессе изготовления композитной арматуры нити-волокна находятся в нагретом состоянии, а охлаждаются стержни перед порезкой на необходимые длины.

С июня 2016г мы предлагаем нашим  покупателям альтернативу стальной  арматуре и начинаем реализацию  композитной арматуры диаметров 4-20 мм.

 

Виды композитной арматуры

Композитная арматура может быть :

  • стеклопластиковой,
  • базальтовой,
  • графитовой.

Технология производства всех видов композитной арматуры схожа, разница заключается в материале основы и покрытия (напыления). Здания для постройки которых используется стеклопластиковая арматура не уступают по надежности построенным из металлической арматуры. Впервые на постсоветском пространстве стеклопластиковая арматура использовалась еще в 1970 году для строительства нескольких зданий — результат был отменным.

 

Особенности  композитной стеклопластиковой арматуры АКС

Преимущества композитной стеклопластиковой арматуры (АКС):

  • обладает повышенной прочностью. Стеклопластиковая арматура в 3 раза прочнее металлической арматуры такого же диаметра, что позволяет при строительстве использовать меньший диаметр композитной арматуры.
  • не подвергается коррозии при воздействии воды. Поэтому она подходит для строительства всевозможных водных сооружений либо для строительства зданий в особых климатических зонах.
  • относится к 1й группе по химмической устойчивости.
    сохранияет свои свойства в температурном диапазоне -75+110, в отличии от металлической, которая становится ломкой и хрупкой. 
  • имеет малый вес в сравнении с металлической ( меньше в 4,4 раза).
  • имеет очень низкую теплопроводность, что особо важно для инженерных конструкций наружного типа.
  • обладаетпрактически нулевой электропроводностью, не накапливает статистическое напряжение, не мешает прохождению радиоволн.
  • имеет одинаковый с бетоном коэффициент теплопроводности, что обеспечивает устойчивость бетона к появлению трещин в строении.
  • экологически не опасный материал, почти не оказывает негативного воздействия на человека и окружающую среду.
  • может выпускаться совершенно любой длины, а не 6-12 метров как стальная арматура. Бухта стеклопластиковой арматуры длиной в 150 м имеет вес около 10 кг.
  • После перевозки в скрученом виде она легко выпрямляется.

Купить стеклопластикрвую арматуру по выгодным ценам можно на нашей металлобазе. Доставка осуществляется в любую точку Украины. Ознакомиться с ценой на стеклопластиковую арматуру.

  

 

Стеклопластиковая арматура (АКС)

Металлическая арматура

Сырьё

Ровинг стеклянный щёлочестойкий, смола эпоксидная

 

Сталь

Упругость

Максимально упругий

 

Упруго-пластичный

Прочность при растяжении в МПа

800-1300 МПа

 

 

390-490 МПа

Удлинение в %

2,2%

 

25%

Упругость в МПа

55 000 МПа

 

210 000 МПа

Теплопроводность в Вт/(м0оС)

0,35 Вт/(м0оС)

 

 

46 Вт/(м0оС)

Плотность готовой продукции в кг/м3

1900 кг/м3

 

 

7850 кг/м3

Линейное расширение в ах-5/С

9-12 ах-5/С

 9-12

 

13-15 ах-5/С

13-15

Стойкость к агрессивной среде

Нержавеющий материал, кислотостойкий

 

Коррозирует, низкая устойчивость

Тепло проводимость

Нетеплопроводный

 

Теплопроводный

Диэлектрические свойства

Не проводит электричество

 

Электропроводна

Диаметр продукции в мм

4-20 мм

 

6-80 мм

Длина продукции в м

В соответствие с заявкой заказчика

 

Стержни 11,7 м

Токсичность

Не токсична, относится к 4 классу(малоопасные)

 

Экологична

Срок эксплуатации

Не менее 80 лет

 

Согласно ГОСТу 

Вес продукции в кг (при равнопрочной замене)

4 АКС – 0,015 кг

6 АКС – 0,04 кг

7 АКС – 0,06 кг

8 АКС – 0,08 кг

10 АКС – 0,10 кг

12 АКС – 0,18кг

14 АКС – 0,24 кг

16 АКС – 0,33 кг

 

6 А-III – 0,222 кг

8 А-III – 0,395 кг

10 А-III – 0,617 кг

12 А-III – 0,888 кг

14 А-III – 1,210 кг

16 А-III – 1,580 кг

18 А-III – 2,000 кг

20 А-III – 2,470 кг

Условная замена арматуры по физико-механическим свойствам

4 АКС

6 АКС

7 АКС

8 АКС

10 АКС

12 АКС

14 АКС

16 АКС

6 А-III

8 А-III

10 А-III

12 А-III

14 А-III

16 А-III

18 А-III

20А-III

Стеклопластиковая арматура: применение

Применение стеклопластиковой арматуры по строительным нормам и правилам:

  • для армирования ЖБК различных типов сооружений (медицинских, научных, авиационных),
  • строительства автомобильных дорог,
  • промышленных и сельскохозяйственных объектов,
  • для изготовления специального бетона ( легкого, тяжелого),
  • при заливке монолитных фундаментов и плит перекрытия,
  • для упрочнения кирпичной кладки и создания гибких связей в трехслойных стенах, состоящих из несущего и облицованного слоев и слоя утеплителя,
  • для возведения зданий в сейсмически опасных зонах.

 

На сегодняшний день арматура стеклопластиковая, цена которой достаточно низка, купить можно у нас на металлобезе с доставкой в Киев и другие города и населенные пункты Украины.

Контакты региональных представительств металлобаз ВИКАНТ.

Сейчас арматура стеклопластиковая за счет своих превосходных технических качеств и экономической составляющей становится незаменимым материалом.

Ознакомиться с ассортиментом реализуемой продукции можно здесь.

Вернуться на главную страницу сайта.

Опубликовано: 14.06.2016

Стеклопластиковая арматура – применение, достоинства и недостатки

Давайте попробуем в этом разобраться и определиться, где применение стеклопластиковой арматуры оправдано, а где нет.

Связывается такая арматура практически также, как и обычная – с помощью крючка для вязки арматуры.

Теперь давайте разберемся во всем по порядку – сначала рассмотрим достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры, а затем, основываясь на них, определим, где ее применение будет целесообразным. В конце статьи я расскажу о своем личном мнении по поводу применения стеклопластиковой арматуры.

Как и у любого строительного материала, у стеклопластиковой арматуры есть свои как достоинства, так и недостатки по сравнению с аналогичной металлической, которые могут стать серьезным подспорьем или помехой в применении ее в различных областях строоительства.

Давайте, наверное, начнем с достоинств:

 

Достоинства стеклопластиковой арматуры

1. Небольшой удельный вес. Это достоинство позволяет применять ее в легких конструкциях, таких, например, как ячеистый бетон и т.п. Это свойство стеклопластиковой арматуры позволяет снизить массу всей конструкции.

Стоит отметить, что применение стеклопластиковой арматуры в обычном бетоне не будет так же значительно влиять на массу конструкции, учитывая то, что основной вес будет давать сам бетон.

2. Низкая теплопроводность. Как известно, стеклопластик проводит через себя тепло значительно хуже, чем металл.

Это достоинство стеклопластиковой арматуры позволяет применять ее там, где необходимо сократить мостики холода, которые так замечательно создает стальная арматура.

3. Упаковка в бухтах. Для строительства частных домов это очень весомое достоинство стеклопластиковой арматуры, потому что на ее доставку к участку можно не тратиться, а, как известно, при постройке дома, особенно если строите своими руками, каждая копейка на счету.

В добавок к вышесказанному можно добавить, что применение стеклопластиковой арматуры в бухтах уменьшает ее расход, так как в арматурном каркасе нахлестов практически не будет, а это так же позволит немного снизить финансовые расходы.

4. Долговечность. Производители основываются на том факте, что стеклопластик, по сравнению с металлом, гораздо долговечнее.

Это немного сомнительное достоинство стеклопластиковой арматуры, учитывая то, что металл внутри бетона практически не подвержен коррозии и внутри железобетонной конструкции также прослужит очень долго.

5. Диэлектрическая. Это свойство, скорее всего, в частном строительстве не дает никаких достоинств стеклопластиковой арматуры над металлической, но о нем тоже не стоит забывать.

6. Устойчивость к химическим воздействиям. Это означает, что в кислых и других агрессивных химических средах стеклопластиковой арматуре намного комфортнее чем стальной.

В малоэтажном частном строительстве это достоинство стеклопластика, так же, как и предыдущее, практически не играет никакой роли, за исключением строительства зимой, когда в раствор или бетон добавляют различные соли, пагубно воздействующие на металл.

7. Радиопрозрачность. Это означает, что стеклопластиковая арматура не создает никаких радиопомех, в отличие от металлических контуров, создаваемых стальной арматурой.

Такое достоинство стеклопластиковой арматуры как радиопрозрачность, будет играть значительную роль только в том случае, если в стенах вашего дома много арматуры. Тогда применение стеклопластиковой арматуры уменьшит радиопомехи внутри дома.

В достоинствах разобрались, теперь давайте рассмотрим недостатки стеклопластиковой арматуры, применяемой в строительстве.

Недостатки стеклопластиковой арматуры

У любого материала есть недостатки и стеклопластиковая арматура – не исключение.

1. Стеклопластиковая арматура дороже обычной стальной если сравнивать арматуру одинакового диаметра.

2. Термически не устойчива. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высоких температур.

Так же сомнительный недостаток, потому как в малоэтажном частном строительстве я даже не могу представить ситуацию, где будет необходимо нагреть арматуру до 200 градусов.

3. Не гнется. Таким образом, если нам понадобится, например, согнуть арматуру под углом 90 градусов, мы этого сделать не сможем. Хотя с другой стороны – мы можем все изгибы сделать из обычной стальной и нарастить их со стеклопластиковой.

4. Низкий модуль упругости на излом. Это означает, что стеклопластиковая арматура не выдерживает на излом таких же нагрузок, как металлическая.

Многие производители утверждают обратное – что модуль упругости у стеклопластиковой арматуры больше, но это, скорее всего, они имеют ввиду растяжение, а бетон, как правило подвержен больше нагрузкам именно на излом. Это основной недостаток, из-за которого ограничивается применение стеклопластиковой арматуры в строительстве.

5. Трудность в сооружении жесткого арматурного каркаса. Другими словами, каркас из стеклопластиковой арматуры не такой жесткий как из металлической, и, соответственно, менее устойчив к вибрации и нагрузкам, которые будут присутствовать при заливке бетона с автомобильного миксера.

Вот мы и рассмотрели практически все основные достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры. Судя по ним, невозможно с большой уверенностью сказать, что она значительно лучше или хуже металлической арматуры, поэтому давайте рассмотрим в каких строительных конструкциях и сооружениях применение стеклопластиковой арматуры будет оправдано и целесообразно.

Применение стеклопластиковой арматуры оправдано в некоторых случаях как в промышленном строительстве, так и в частном малоэтажном.

По поводу промышленного строительства, я думаю, говорить много не стоит, все же сайт посвящен строительству домов своими руками, поэтому давайте разберем область применения стеклопластиковой арматуры в частном малоэтажном строительстве.

1. Стеклопластиковая арматура применяется в некоторых типах фундаментов, таких как ленточный – заглубленный ниже глубины промерзания, плитный фундамент.

Стоит отметить, что это касается только малоэтажного частного строения, на хорошем грунте. На плывучих грунтах будут повышенные нагрузки на излом, которые стеклопластиковая арматура может не выдержать.

2. Целесообразно применение стеклопластиковой арматуры в армировании кирпичных стен, стен из блоков, очень часто можно встретить армирование стен из газосиликатных блоков стеклопластиковой арматурой.

Применение стеклопластиковой арматуры в армировании стен очень популярно среди застройщиков. Причем применяется такая арматура как элемент армирования самих стен, так и в качестве связки облицовочной стены с несущей.

3. В многослойных панелях в качестве связей. Так как внутри панелей, как правило присутствует плотный утеплитель, для связки между собой бетонных частей и используется стеклопластиковая арматура.

4. Оправдано применение стеклопластиковой арматуры в несущих частях элементов, подверженных повышенной коррозии, бассейнов, например.

5. Также стеклопластиковая арматура широко применяется в армировании клееных деревянных балок, увеличивая их жесткость.

6. Армирование асфальта, в местах повышенных нагрузок, хотя я такого еще ни разу не видел.

Как видите, область применения стеклопластиковой арматуры в строительстве довольно широка, хотя и присутствуют кое-какие ограничения.

Мнение автора о применении стеклопластиковой арматуры в строительстве

Я считаю, что стеклопластиковая арматура пока не способна полностью заменить металлическую, но это не значит, что ею можно совсем пренебречь.

Я широко применяю ее в строительстве стен из блока и кирпича, также в качестве связей облицовочной стены с несущей, так как при применении металла в качестве связей, во-первых, он будет подвержен коррозии, ну а во-вторых, металл создает мостики холода, которые в современном строительстве крайне нежелательны.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте так же оправдано, если у вас нетяжелая постройка, например, каркасный дом или гараж.

Если же на участке слабый грунт и предвидятся огромные нагрузки на фундамент, я бы не стал рисковать с применением арматуры, у которой упругость на излом меньше чем у металлической.

Плюсы и минусы строительной композитной арматуры

Основные плюсы композитной арматуры заключаются в её малом весе, высокой прочности на разрыв, высокой химической и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной.

Вы даже не представляете себе, насколько выгодным является применение стеклопластиковой арматуры! Экономический выигрыш от её применения складывается из целого ряда факторов, а отнюдь не из одной только разницы в стоимости между погонным метром стальной и композитной арматуры.

Не поленитесь посмотреть полное описание факторов, из которых складывается ваша экономия денежных средств, времени, человеко-часов, электричества, расходных материалов и т.д. в статье «ЭКОНОМИЯ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ»

Но, нужно помнить, что у композитной арматуры есть и существенные минусы. Большинство Российских производителей не афишируют эти минусы, хотя любой инженер строитель может заметить их самостоятельно. Основными минусами любой композитной арматуры являются следующие:

  • модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной даже при равном диаметре (другими словами она легко изгибается). По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитах и т.д., но применение в перекрытиях требует дополнительных расчетов;
  • при нагреве до температуры в 600 °С, компаунд, связывающий волокна арматуры, размягчается настолько, что арматура полностью теряет свою упругость. Для увеличения устойчивости конструкции к огню в случае пожара — требуется предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура;
  • композитную арматуру, в отличие от стальной, — невозможно сваривать электросваркой. Решение — установка на концы арматурных стержней стальных трубок (в заводских условиях) к которым уже можно будет применять электросварку;
  • такой арматуре невозможно придать изгиб непосредственно на строительной площадке. Решение — изготовление арматурных стержней требуемой формы ещё на производстве по чертежам заказчика;

Подведем итог

Несмотря на то, что зарубежом такая арматура успешно применяется уже несколько десятилетий, все виды композитной арматуры являются довольно новым материалом на строительном рынке России. Её применение имеет большие перспективы. На сегодняшний день её можно смело применять в малоэтажном строительстве, в фундаментах различных типов, в дорожных плитах и прочих подобных конструкциях. Однако для применения её в многоэтажном строительстве, в конструкциях мостов и т.д. — требуется учитывать её физико-химические особенности ещё на этапе подготовки к проектированию.

Любопытный факт — арматура в бухтах!

Основным применением арматуры в малоэтажном строительстве является использование её для армирования фундаментов. При этом, чаще всего используется стальная арматура класса А3, диаметрами 8, 10, 12 мм. Вес 1000 метров погонных стальной арматуры составляет 400 кг для Ø8мм, 620 кг для Ø10мм, 890 кг для Ø12мм. Теоретически Вы можете приобрести стальную арматуру в бухтах (если найдете), при этом, в последствии, Вам понадобится специальное устройство для повторного выравнивания такой арматуры. Сможете ли Вы перевезти 1000 метров такой арматуры на своем легковом автомобиле к месту строительства, чтобы сократить расходы на доставку? А теперь представьте, что указанную арматуру можно заменить композитной меньшего диаметра, а именно 4, 6, 8 мм вместо 8, 10, 12 мм. соответственно. Вес 1000 метров погонных композитной арматуры составляет 20 кг для Ø4мм, 36 кг для Ø6мм, 80 кг для Ø8мм. Вдобавок, несколько уменьшился её объём. Такую арматуру можно приобрести в бухтах, при этом, внешний диаметр бухты составляет чуть больше 1м. Кроме того, при разматывании такой бухты, композитная арматура не требует выпрямления, так как практически не имеет остаточной деформации. Могли ли Вы себе представить, что сможете перевезти арматуру, требующуюся для строительства загородного дома или дачи, в багажнике собственного легкового автомобиля? И Вам даже не понадобится помощь при загрузке и разгрузке!

Оценка свойств армированных волокном полимеров и составляющих их материалов, используемых в конструкциях — обзор

https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.636Получение прав и содержание

Аннотация

Конкуренция на рынках гражданского строительства обычно невысока -дорогие, малоплотные и экологически стойкие материалы с минимальным обслуживанием и увеличенным сроком службы, чтобы выдерживать нежелательные тяжелые нагрузки и агрессивные условия окружающей среды. В результате использование современных композитных материалов в качестве армирующих для многих различных структур было приемлемо разработано в последние десятилетия для новых применений в строительстве и реабилитации.«Армированные волокном полимеры» в качестве композитных материалов представляют собой мощный метод упрочнения для различных структурных применений и в последние годы были основным направлением внимания многих исследователей из-за их вышеупомянутых свойств. Техника FRP успешно применяется для укрепления мостов, зданий, туннелей, силосов, резервуаров и подземных инфраструктур. FPR производятся как материалы с высокими эксплуатационными характеристиками благодаря их преимуществам, включая легкий вес, сопротивление усталости, высокую прочность на разрыв, защиту от коррозии и теплоизоляцию.Эта статья предназначена для обзора конструкции композитов FRP и характеристик составляющих их материалов. Этот обзор также предоставляет краткую информацию о потенциале FRP в качестве альтернативы стальной арматуре в бетонных конструктивных элементах, обеспечивая оценку механических свойств композитных материалов FRP с точки зрения прочности на сжатие, сдвиг, изгиб и растяжение при экстремальных нагрузках и условиях окружающей среды. .

Ключевые слова

Конструкции

Полимер, армированный волокном (FRP)

Железобетон (RC)

Полимерная матрица

Усиление

Коррозионная стойкость

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 ElsevierВсе права защищены. Отбор и экспертная оценка находятся в ведении научного комитета Международной конференции по поведению и характеристикам перспективных материалов.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Стеклопластик — обзор

14.2.1 Конструкция опоры из стекловолокна

Опоры из стекловолокна изготавливаются из тканого стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой. Столб нагревается во время строительства, так что смола связывает слои стекла вместе, образуя композитный материал.Жесткость, вес и скорость отдачи вехи определяются свойствами смолы, свойствами волокна, ориентацией волокон и распределением волокон по длине вехи. В шестах для прыжков с шестом используются два типа стекловолокна: E-стекло (электрическое) и S-стекло (прочность). S-стекло немного легче, имеет больший модуль жесткости и дороже, чем E-стекло. Стекло E используется в некоторых менее дорогих палках, предназначенных для менее опытных спортсменов.Шесты у этих спортсменов относительно короткие, поэтому вес шеста не является ограничивающим фактором для производительности. S-стекло обычно используется для более длинных шестов, используемых хорошими спортсменами, потому что более легкие шесты могут улучшить производительность, позволяя быстрее разбегаться.

Стойка для прыжков из стекловолокна сооружается над нагретой металлической оправкой, которую после строительства снимают. В зависимости от желаемой длины и диаметра опоры используются оправки разного размера. Столб, изготовленный с использованием оправки большего диаметра, имеет меньшую толщину стенки для данной жесткости полюса и поэтому будет легче (Burgess, 1996).У любого спортсмена будет предпочтительный диаметр шеста, в зависимости от размера его руки, что позволяет удобно держать шест. Шесты, предназначенные для женщин-прыгунов и юниоров, обычно изготавливаются с использованием оправок меньшего размера.

Большинство опор из стекловолокна состоит из трех отдельных слоев тканого стекловолокна. Для нижнего слоя вокруг оправки по спирали наматывается узкая полоска стеклоткани. Когда шест сгибается во время прыжка, материал на дальней стороне шеста растягивается, а материал на ближней стороне сжимается.Первоначальная круглая форма полюса имеет тенденцию становиться овальной, а сторона сжатия полюса имеет тенденцию сжиматься внутрь. Волокна в нижнем спиральном слое шеста в основном ориентированы перпендикулярно длинной оси шеста, что придает шесту его «кольцевую прочность» или сопротивление изменению формы. Второй слой стеклоткани для шеста — это «обертка для всего тела», которая представляет собой прямоугольный кусок стекловолоконной ткани, длина которого примерно равна длине шеста. Большинство волокон в этом слое выровнены параллельно длинной оси стержня, что обеспечивает стойкость стержня к боковому отклонению или «прочности на изгиб».У шеста будет определенное количество полных обмоток ткани по окружности, и количество обмоток будет определять жесткость шеста.

Третий слой ткани из стекловолокна называется «кусок паруса». Назначение этого слоя — задать распределение стекловолокна по длине опоры и, следовательно, профиль ее прочности. Столб с равномерным распределением стекловолокна по длине будет испытывать наибольшее напряжение и боковую деформацию в точке на полпути по длине.Однако такой столб тяжелее, чем необходимо. Лучшая конструкция, которая минимизирует вес столба, состоит в том, чтобы сузить распределение стекловолокна по длине столба, чтобы его было больше к центру и меньше — к концам. Это даст более равномерное распределение прочности на боковой изгиб по длине опоры. Для опоры, изготовленной из материала с однородной плотностью и модулем Юнга, уравнение оптимального распределения материала является синусоидальной функцией (Burgess, 1996).Настоящие столбы не сконструированы таким образом, чтобы максимальное напряжение изгиба было одинаковым по всей длине столба. Часть паруса обычно имеет форму трапеции, которую затем несколько раз оборачивают вокруг шеста. Геометрия паруса и его положение на шесте определяют, где шест имеет наибольший изгиб. Некоторые элитные прыгуны указывают желаемое место изгиба шеста производителю, чтобы добиться лучшего соответствия их технике прыжков.

После того, как три слоя стекловолокна установлены на опоре, опора отверждается при высокой температуре и давлении, чтобы эпоксидная смола затекла в стеклоткань.Шесты для прыжков с шестом не совсем прямые; они намеренно сделаны с небольшой кривизной. Этот «предварительный изгиб» снижает начальную жесткость шеста и, таким образом, снижает потери энергии, когда прыгуны устанавливают шест в взлетную коробку. Предварительный изгиб устанавливается в штанге, ориентируя оправку по горизонтали и поддерживая ее с каждого конца при отверждении штанги. Оправка прогибается под действием силы тяжести, что приводит к небольшому изгибу шеста. Оправка также слегка сужается, чтобы облегчить удаление после отверждения смолы.Следовательно, опоры из стекловолокна имеют меньший диаметр по направлению к рукоятке опоры.

Производители шеста регулируют жесткость шеста, варьируя количество стекловолокна в обмотке тела и форму части паруса. Даже в этом случае они всегда проводят контрольное измерение жесткости конечного продукта на боковой изгиб. Статическое испытание на изгиб выполняется, поддерживая концы шеста, а затем нагружая шест в средней точке известным весом (обычно 50 фунтов).Центральное отклонение шеста измеряется и записывается на шесте. При выборе палок большинство профессиональных спортсменов укажут производителю желаемую длину палки, размер оправки и рейтинг изгиба.

Большинство столбов весят от 1,5 до 3,0 кг. На первый взгляд может показаться, что такой небольшой вес оказывает лишь относительно небольшое отрицательное влияние на скорость, которую может достичь прыгун во время разбега. Тем не менее, прыгун держит шест на одном конце, поэтому важен «несущий вес» шеста.Несущий вес — это сила, которую прыгун должен приложить к шесту, чтобы удерживать шест в горизонтальном положении, и он может быть во много раз больше, чем фактический вес шеста. Например, шест длиной 5,0 м из стекловолокна, используемый элитным прыгуном с шестом-мужчиной, имеет несущий вес 170 Н, что примерно в семь раз превышает фактический вес шеста (Nielson, 2010). Применение такой большой силы для удержания шеста препятствует естественному бегу прыгуна. Техника начала разбега, когда шест направлен вертикально вверх, с последующим постепенным опусканием шеста по мере приближения прыгуна к взлету, преднамеренно используется, чтобы минимизировать пагубное влияние веса шеста на скорость разбега прыгуна.Даже в этом случае спортсмен приветствует любое уменьшение переносимого веса шеста. Производители столбов предпочитают использовать материалы, которые минимизируют переносимый вес столба при любой длине столба.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Свойства стекловолокна

С 1930 года стекловолокно считается одним из материалов будущего из-за его диэлектрических свойств. Изоляция электрических проводников, подвергающихся воздействию высоких температур, должна была обеспечить волокно E-Glass (используемое отдельно или с лакированными или синтетическими смолами) с его первым широкомасштабным промышленным применением.

Общие преимущества стеклопластика:

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ: Стеклянная нить имеет большее удельное сопротивление (предел прочности / объемная масса), чем сталь. Эта характеристика является основной причиной использования стекловолокна в производстве композитов с высокими эксплуатационными характеристиками.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Стеклянная нить используется для самых разных целей благодаря своим свойствам превосходного электрического изолятора даже при небольшой толщине в сочетании с ее механической прочностью и поведением при различных температурах.

Негорючесть: Стеклянная нить как минеральный материал негорючая по своей природе. Он не распространяет и не поддерживает пламя. При нагревании не выделяет ни дыма, ни токсичных продуктов.

РАЗМЕРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ: Стеклянная нить нечувствительна к колебаниям температуры и гигрометрии и имеет низкий коэффициент линейного расширения.

СОВМЕСТИМОСТЬ С ОРГАНИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ. , цемент).

БЕЗ ГНИТИ: Стеклянная нить не портится, не гниет и не подвержена воздействию насекомых и грызунов.

НИЗКАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ: Эта характеристика высоко ценится в строительной отрасли, где использование стеклопластикового композитного материала позволяет устранить тепловые мосты, обеспечивая значительную экономию тепла.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ: Это важно для таких применений, как обтекатели, электромагнитные окна и т. Д.

ИНТЕГРАЦИЯ ФУНКЦИЙ: Композитный материал из стекловолокна может использоваться для производства цельных деталей, которые объединяют несколько функций и заменяют несколько собранных деталей.

ВЫСОКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ К ХИМИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ: В сочетании с соответствующими смолами композиты с этой характеристикой могут быть изготовлены из стекловолокна.

Общие преимущества композитов, армированных стекловолокном

ЛЕГКОСТЬ: Детали из армированного пластика помогают снизить вес по сравнению со стальными деталями (до 30% легче) с аналогичными термомеханическими свойствами.

ПРОСТОТА ФОРМИРОВАНИЯ: Стеклянные нити помогают армировать детали различных размеров и форм, от сосудов до полых деталей (труб), пултрузионные и длинные детали, сложные детали (впускной коллектор или электрические компоненты, фасадная отделка), а также мелкие или очень тонкие детали (электрические кабели, печатные платы).

ИНТЕГРАЦИЯ ФУНКЦИЙ: Одним из основных преимуществ композитов является то, что деталь с множеством функций может быть изготовлена ​​за один шаг. Комбинируя сложность форм, легкость, точность размеров, высокие термомеханические свойства и надежность, композиты удовлетворяют новые функциональные потребности автомобилей.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕРМО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: Композитные детали и материалы, включая стеклянные нити, демонстрируют множество характеристик: прочность на разрыв, ударная вязкость при изгибе, прочность на сжатие, прочность на межслойный сдвиг, огнестойкость, прогиб под нагрузкой, водопоглощение, влагопоглощение, устойчивость к растрескиванию, разрушению, раскалыванию, истиранию, коррозионная стойкость и химическая стойкость.

УЛУЧШЕНИЕ ОТДЕЛКИ ПОВЕРХНОСТИ: Стекловолокно (маты, салфетки) при добавлении или формовании с другими материалами помогает улучшить внешний вид их поверхности, поскольку они обеспечивают равномерную пропитку (смолами) и не подвержены растрескиванию, разрушению или расколу.

ПЕРЕРАБОТКА: Благодаря различным техническим методам, переработка стекловолокна теперь возможна, как и переработка деталей из термопласта или термореактивного стекла.

A Путеводитель по мостам из полимерных материалов, армированных волокном,

Справочник по мостам из полимера, армированного волокном,


Справочная информация о мостах из стеклопластика

Первый пешеходный мост из стеклопластика был построен в Израиле в 1975 году. Пешеходные мосты из стеклопластика были построены в Азии, Европе и Северной Америке.Включен список пешеходных мостов из стеклопластика, построенных в США. в приложении E. Композитные материалы могут образовывать весь мост или его часть, например, настил или колонны башни моста, который использует другие стандартные материалы, такие как дерево или сталь. Технология FRP используется как в дорожных, так и в дорожных мостах. FRP надстройки мостов обычно изготавливаются из винилэфирной или полиэфирной смолы. армированный стекловолокном E. Они спроектированы и изготовлены заранее. собираются и устанавливаются на объекте моста.

Обзор композитов

Самый Обычный и легкодоступный материал FRP называют просто стекловолокном. Стекловолокно — это композит с матрицей из полимерной смолы, которая окружает, покрывает, и армирован стекловолокном (рис. 2). Несмотря на то что одна только смола будет достаточно прочной для некоторых применений, мосты требуют армирующие волокна. Хотя многие волокна могут армировать смолы, низкая стоимость стекловолокна делает это основное армирование, используемое в компонентах мостов из стеклопластика.Волокна из Е-стекла являются хорошими электрическими изоляторами и имеют низкую подверженность повреждениям от влаги и высокие механические сила. Количество волокна в композитах, используемых для структурных применений колеблется от 45 до 75 процентов. Тип смолы определяет коррозионную стойкость, устойчивость к пламени и максимальная рабочая температура, в то же время способствуя значительно с другими характеристиками, в том числе устойчивость к ударам и усталости.


Рисунок 2 — Состав материалов FRP.
— Предоставлено Strongwell

Прочность материалов FRP, в том числе стекловолокно, определяется типом, ориентацией, количеством и расположением армирующих волокон. Армирующие волокна бывают преимущественно продольными, создание элементы, имеющие очень высокую прочность на разрыв. Смола связывает армирующую волокна в матрице и обеспечивает некоторую жесткость. Стекловолокно весит между на одну четверть и одну пятую меньше стали, но имеет такую ​​же прочность.Модуль эластичности Стекловолокно похоже на бетон и примерно в восемь раз меньше стали.

Стекловолокно члены имеют поверхностный слой из полиэфирной ткани и смолы (поверхностная вуаль) для защиты от коррозии, проникновение воды и разложение ультрафиолетом. Стекловолокно выдерживают нагрузки на композит (ударная вязкость, жесткость и напряжение), в то время как матрица смолы служит связующим для распределения нагрузки по все волокна в структуре.

Многие мосты из стеклопластика состоят из формы (трубки). Эти формы обеспечивают лучшее продольное изгибание и скручивание. характеристики, чем открытые формы, такие как W-образные формы или каналы. (фигура 3). Иногда для мостов используют открытые участки, а закрытые. должно быть используется по возможности.


Рисунок 3 — Различные формы (открытые и закрытые) для элементов FRP.
—Вежливость компании Strongwell

Два основных процесса производства композитов бывают пултрузия и экструзия.Композитные изделия из стеклопластика обычно производятся путем пултрузии, в то время как некоторые другие композитные изделия, такие как древесно-пластиковая настил и сайдинг, как правило, производятся методом экструзии. Пултрузия — это производство процесс (рисунок 4) для производства непрерывных отрезков конструкционных профилей из стеклопластика с постоянным поперечные сечения, такие как стержни, балки, швеллеры и пластины.


Рисунок 4-Процесс пултрузии для производства FRP.
— Предоставлено Strongwell

Пултрузия

Сырье, используемое для производства элементов FRP: жидкая смесь смол (содержащая смолу, наполнители и специальные добавки) и гибкие текстильные армирующие волокна. Пултрузия предполагает использование непрерывного тянущее устройство для протягивания этого сырья через нагретую стальную формовочную умереть. Армирующие волокна имеют непрерывную форму, например рулоны из стекловолокна. коврики, называемые doffs.Армирующие волокна протягиваются через ванну со смолой. который насыщает (смачивает) волокна раствором, содержащим смолу, наполнители, пигмент, катализатор и любые другие добавки.

Предварительный трансформатор выжимает удаляет излишки смолы и аккуратно формирует материалы до того, как они попадут в матрицу. В пресс-форма, реакция, которая устанавливает смолу, активируется теплом и композит затвердел (затвердел). Затвердевшая форма (профиль) протягивается пила, что отрезает его до нужной длины.Горячий материал необходимо охладить перед захватом. за тяговый блок (из прочного пенополиуретана), чтобы предотвратить натяжение блоков от растрескивания или деформации материалов FRP. Для получения более подробной информации на композитах, см. Введение в композиты по композитам Институт общества индустрии пластмасс, Inc. (1998).

Преимущества материалов FRP

преимущества композитов в приложениях для путепроводов включают их легкий вес (рис. 5), высокая прочность, устойчивость к коррозии, а также быстрая и простая установка.Эти свойства делают их конкурентоспособными со стандартными материалами мостовидных протезов. в ситуации там, где доступ и строительство представляют трудности. Композитные материалы могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать широкий диапазон прочности на растяжение, изгиб, удар и прочность на сжатие. Им можно придать любую форму, а красители могут быть добавленным к позволяют структурам сливаться с большинством ландшафтов. Использование композитов предотвращает чрезмерную вырубку больших деревьев возле участков мостов и устраняет любые потенциальное воздействие на окружающую среду обработанной древесины или оцинкованной стали используется в прибрежных средах.Композиты стоят дешевле нержавеющих или компоненты из высокоуглеродистой легированной стали, которые могут использоваться агрессивные среды.


Рисунок 5 — Элементы FRP легкие
и может быть поднят вручную.

Недостатки материалов FRP

Одним из недостатков материалов FRP является их относительно высокая стоимость по сравнению с деревом или неокрашенной низкоуглеродистой сталью. Прочие недостатки включают:

  • Необходимость в других пильных полотнах и сверлах, чем те используется с деревом или сталью.
  • Мостовых конструкций контролируется количеством прогиб, а не сила, необходимая для предотвращения разрушения моста (из-за гибкости материалов FRP).
  • Собственные конструкции мостов (а не конструкции, основанные на стандартных спецификациях). Справочная информация о FRP Маршрутные мосты
  • Ограничения на экологические характеристики.
    • На высоком температура снижается прочность материала и прогиб увеличивается.
    • Эти материалы продолжают отклоняться под тяжелые, продолжительные нагрузки (ползучесть).
    • Ударная нагрузка при столкновении может повредить эти материалы.
  • Ограниченный опыт работы с материалами из стеклопластика в строительство индустрия дизайна.
  • Отсутствие стандартов и правил проектирования.
  • Отсутствие история выступлений.

Стоимость

Маршрутные мосты из стеклопластика

стоят примерно столько же, сколько эквивалент стальные мосты и почти вдвое больше деревянных.Затраты на отдаленные тропические мосты очень сложно сравнивать потому что затраты на установку могут достигать от 50 до 70 процентов мост Общая стоимость. Затраты на техническое обслуживание композитных мостовидных протезов из стеклопластика могут быть меньше чем расходы на обслуживание деревянных или деревянных мостов. Кроме того, стекловолокно компоненты легко транспортировать и устанавливать, что может экономия затрат по сравнению с транспортировкой и установкой деревянных или стальных компонентов.

материалы для боковой фермы из стекловолокна длиной 30 футов и шириной 3 фута мост (с дизайном загрузка 125 фунтов на квадратный фут) может стоить 117 долларов за квадрат ступня. Материалы для сопоставимого типа моста из клееной балки могут стоит просто 65 долларов за квадратный фут. Самый тяжелый кусок стекловолокна будет весить 80 фунты стерлингов, в то время как клееные балки для сопоставимого деревянного моста будут весит 1200 фунтов.

Полимерные композиты, армированные волокном

Механические свойства некоторых распространенных волокон, используемых для армирования полимерных композитов:

Бор
Волокно Предел прочности при растяжении Модуль упругости при растяжении
(модуль Юнга)		 Относительное удлинение
Плотность
(МПа) (10 3 фунт / кв. Дюйм) (ГПа) (10 6 фунт / кв. (фунт / дюйм 3 )
E-Glass 3500510 72.5 10,5 4,9 2630 0,095
S-стекло 4600 670 88 12,8 5,5AN 9024 0,09 Углерод на основе 4000578 245 35,5 1,6 1800 0,065
IM-7 Углерод на основе PAN 4900107 1744 0,063
P120 Графит на пековой основе 2250 325 827 120 0,27 2187 0,079 Alica 297 43 3280 0,12
Кевлар 29 2860410 64 9.3 1440 0,052
Кевлар 49 3650 530 124 18 2,5 1440 0,052 58 1 2574 0,093
  • E-стекло — боросиликатное стекло с низким содержанием щелочных металлов с хорошими электрическими и механическими свойствами и хорошей химической стойкостью.Наибольшее распространение получили волокна для армирования пластмасс.
  • S-Glass — это более жесткая / более прочная версия E-стекла, которая также используется в композитах с полимерной матрицей. S-Glass обычно используется для композитов с полимерной матрицей, которые требуют улучшенных механических свойств по сравнению с композитами на основе E-стекла.
  • Углеродные волокна на основе ПАН изготавливаются из полиакрилонитрила (ПАН). Углеродные волокна — это высокопрочные материалы с высокой жесткостью (
    ), используемые в современных конструкциях, таких как военные самолеты и т. Д.
  • Глинозем / диоксид кремния или торговая марка Saffil производится в виде волокна и был разработан для теплоизоляции при более высоких температурах.
  • Кевлар 29 используется в промышленных приложениях, таких как кабели, замена асбеста, тормозные накладки и бронежилеты.
  • Кевлар 49 считается самым прочным на растяжение из всех арамидов и используется в таких приложениях, как пластиковая арматура для корпусов лодок, самолетов и мотоциклов.

Оценка физико-механических свойств тополя, армированного волокном :: BioResources

Го, X., Лин, Ю., На, Б., Лян, X., Экевад, М., Цзи, Ф., и Хуанг, Л. (2017). «Оценка физико-механических свойств волокнистой тополиной скримбера», BioRes. 12 (1), 43-55.
Abstract

Исследованы механические свойства тополевого холста, армированного стекловолоконной сеткой. Влияние различных структур и плотностей было изучено в отношении модуля разрыва (MOR), модуля упругости (MOE) и ударной вязкости (IT).Стекловолокно улучшило механические свойства тополя. MOR, MOE и IT скримбера явно зависели от количества слоев стекловолокна. Когда слои сеток из стекловолокна были увеличены, MOR, MOE и IT были увеличены по сравнению с контрольной группой (скримбер без армирования стекловолокном). MOR, MOE и IT однослойного скримбера, армированного стекловолокном, значительно увеличились по сравнению с контрольной группой. MOR, MOE и IT двухслойного скримбера, армированного стекловолокном (DGRS), были увеличены, но амплитуда увеличения была меньше, чем у SGRS.По сравнению с MOR, MOE и IT DGRS, MOR, MOE и IT трехслойного скримбера, армированного стекловолокном (TGRS), немного снизились. Когда плотность была увеличена, скорость увеличения MOR, MOE и IT скримбера, армированного стекловолокном, показывала тенденцию к снижению, и стекловолокно оказывало более сильное влияние на скримбер при низкой плотности (0,6 г / см3 и 0,7 г. / см3).

Скачать PDF
Полная статья

Оценка физико-механических свойств армированного волокном тополя Scrimber

Xiaolei Guo, a, * Yubin Lin, a Bin Na, a Xingyu Liang, a Mats Ekevad, b Futang Ji, c и Lingling Huang

a, d

Исследованы механические свойства тополя, армированного сеткой из стекловолокна.Влияние различных структур и плотностей было изучено в отношении модуля разрыва (MOR), модуля упругости (MOE) и ударной вязкости (IT). Стекловолокно улучшило механические свойства тополя. MOR, MOE и IT скримбера явно зависели от количества слоев стекловолокна. Когда слои сеток из стекловолокна были увеличены, MOR, MOE и IT были увеличены по сравнению с контрольной группой (скримбер без армирования стекловолокном).MOR, MOE и IT однослойного скримбера, армированного стекловолокном, значительно увеличились по сравнению с контрольной группой. MOR, MOE и IT двухслойного скримбера, армированного стекловолокном (DGRS), были увеличены, но амплитуда увеличения была меньше, чем у SGRS. По сравнению с MOR, MOE и IT DGRS, MOR, MOE и IT трехслойного скримбера, армированного стекловолокном (TGRS), немного снизились. Когда плотность была увеличена, скорость увеличения MOR, MOE и IT скримбера, армированного стекловолокном, показывала тенденцию к снижению, и стекловолокно оказывало более сильное влияние на скримбер при низкой плотности (0.6 г / см 3 и 0,7 г / см 3 ).

Ключевые слова: Резец по дереву; Стекловолокно; Плотность; Механические свойства

Контактная информация: a: Колледж материаловедения и инженерии, Нанкинский лесной университет, Нанкин 210037, Китай; b: Отделение древесины и инженерии, Технологический университет Лулео, Скеллефтео 93187, Швеция; c: Shanghai Vohringer Wood Product Co., Ltd, Шанхай, 201414, Китай; г: PowerDekor Group Co., Ltd, Даньян 212310, Китай;

* Автор для переписки: youngleiguo @ hotmail.com

ВВЕДЕНИЕ

Чтобы решить проблему нехватки массивной древесины в Китае, тополь широко культивируется и используется в деревообрабатывающей промышленности из-за его короткого периода выращивания (Burdurlu et al. 2007; Dong et al. 2016). Однако из-за его слабых механических свойств и рыхлого материала применение тополя в строительных материалах ограничено. Инновации и совершенствование технологии армирования для улучшения физико-механических свойств изделий из тополя и увеличения использования изделий из тополя очень важны (Wang et al. 2015).

Scrimber представляет собой реструктурируемый продукт из древесины, изготовленный из древесных пучков, обработанных прокаткой, и имеет высокий коэффициент использования материала (He et al. 2016). Скримбер сохраняет твердую древесину хорошего качества при обработке и устраняет большинство дефектов твердой древесины (Yu and Yu 2015). Однако горизонтальные свойства скримбера относительно невысоки, а его комплексные характеристики не идеальны. Поскольку пучки древесины слишком толстые, скорость их набухания по толщине после водопоглощения относительно высока (Yu and Yu 2013; Zhang et al. 2016).

Стекловолокно — неорганический неметаллический материал с превосходными свойствами. Благодаря своим хорошим механическим свойствам и экономическим преимуществам стекловолокно широко используется в качестве армирующего материала в деревообрабатывающей промышленности (Carrubba et al. 2008; Granse et al. 2013; Cheng et al. 2015). Мариам и др. (2012) изучали добавление стекловолокна и древесной муки в переработанный полипропилен (RPP). Прочность на разрыв композитов была значительно увеличена за счет добавления стекловолокна.Стекловолокно также увеличивает твердость композитов. Supreeda et al. (2012) изучали износостойкость армированной стекловолокном древесины и композитов ПВХ, показав, что прочность на изгиб и износостойкость композитов были увеличены с добавлением стекловолокна. Турку и Карки (2014) изучали влияние четырех различных армирующих волокон на механические свойства и стабильность размеров древесно-пластиковых композитов. Исследование показало, что прочность на разрыв и модуль упругости композитов, армированных стекловолокном, заметно улучшились, но ударная вязкость снизилась на 7%.Bal (2014) исследовал влияние различных структур и добавления различных процентных соотношений тканого стекловолокна на армированный клееный брус (LVL). Исследование показало, что использование тканого стекловолокна для усиления LVL оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на механические свойства LVL. Wang et al. (2011) попытался увеличить LVL, добавив стекловолокно рами. Исследование показало, что волокно рами положительно влияет на механические свойства; кроме того, особенно сильно улучшилась прочность на сдвиг.Другое исследование показало, что механические свойства LVL можно значительно улучшить, добавив армированное стекловолокно (Pirvu et al . 2004).

Хотя стекловолокно широко применяется для армирования древесных композитов, таких как LVL и фанера, исследования скримбера, армированного стекловолокном, не получили широкого распространения. Целью настоящего исследования было оценить влияние плотности и структуры на холст, армированный стекловолокном.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Материалы

Лента из волокнистого шпона

В этой бумаге скримбер был изготовлен из полос волокнистого шпона.Полоса из волокнистого шпона означает, что полоса изготавливается путем раскручивания, так что продольное волокно не ломается, а толщина волокна остается одинаковой.

Покрытия из тополя предоставлены компанией Power Dekor Group Co., Ltd. (Цзяньоу, Китай). Они имели начальную влажность 8%, среднюю плотность 0,402 г / см 3 и толщину 2 мм. Шпон тополя сначала раскалывали примерно на одинаковые размеры, а затем раскатывали на небольшие полосы шириной 20 мм и длиной 1870 мм с помощью раскручивающего станка.Наконец, давление роликов было уменьшено путем регулировки расстояния между промежуточными колесами раскручивающей машины. Шпон тополя разрезали на волокнистые полосы, которые были поперечно сшиты в направлении ширины без разрушения только в направлении длины.

Армирующее волокно

Сетка из стекловолокна была соткана из стекловолокна как по длине, так и по ширине. Размер сетки из стекловолокна составлял 5 мм на 5 мм, а ее удельная плотность составляла приблизительно 200 г / см 3 .Как видно из таблицы 1, механические свойства одинарного стекловолокна были намного лучше, чем у тополевого волокна. Массовая доля армирования стекловолокном в каждом типе скримбера и каждой плотности показана в таблице 2.

Таблица 1. Механические свойства одиночного волокна

Таблица 2. Массовая доля армирования стекловолокном

Подготовка материалов и образцов

Как Рис.2 показано, что усиленный холст был изготовлен следующим образом. Стекловолокно обрабатывали на поверхности, пропитывая связующим агентом KH550 в течение 20 минут. Концентрация связующего агента составляла 2%. Сетки из стекловолокна сушили на воздухе в течение 3 дней. Затем сетки из стекловолокна пропитывали фенолформальдегидной (PF) смолой (с содержанием твердых веществ 43,52%) в течение 20 минут, а затем сушили при 120 ° C в течение 20 минут. Полосы волокнистого шпона тополя замачивали в PF в течение 20 мин, а затем сушили в цепной сушильной печи при 80 ° C в течение 90 мин.Содержание влаги в волокнистых планках шпона тополя после сушки составляло примерно 12%. При подготовке укладки в мат добавляли обработанные сетки из стекловолокна. Наконец, композит подвергали горячему прессованию при 140 ° C и 120 МПа до отверждения PF. После горячего прессования размер мата окончательно составил 2440 × 1220 × 33 мм. Как показано на рис.2, образцы были разделены на 4 типа структуры: контрольная группа (без армирования стекловолокном), однослойный скримбер, армированный стекловолокном (SGRS), двухслойный скримбер, армированный стекловолокном (DGRS) и , трехслойный холст, армированный стекловолокном (TGRS).Положение сеток из стекловолокна также показано на рис. 2.

Рис. 1. Производственная обработка холста, армированного стекловолокном

Рис. 2. Три типа холстика для строительства из тополя: (а) контрольная группа (без армирования стекловолокном), (б) однослойный холст, армированный стекловолокном, (в) двухслойный холст, армированный стекловолокном, и (г ) трехслойный скримбер, армированный стекловолокном

Положение стекловолокна в готовой прессованной плите показано на рис.3. Стекловолокно было ориентировано в продольном направлении, в то время как в направлении ширины имелась степень изгиба.

(а) (б)

(в)

Рис. 3. (a) Образец SGRS, (b) Образец DGRS, (c) Образец TGRS

Контролируя вес сырья, добавляемого в плиты, образцы также были установлены на четыре различных уровня плотности: 0,6 г / см 3 , 0.7 г / см 3 , 0,8 г / см 3 , 0,9 г / см 3 , и каждый тип образцов с различными конструкциями был разделен на 4 уровня плотности.

Измерение механических свойств

Измеренные механические свойства включали модуль разрыва (MOR), модуль упругости (MOE) и ударную вязкость (IT). Усиленный холст был разрезан на образцы для испытаний в соответствии с китайским национальным стандартом GB / T 20241-2006 (2006). MOR и MOE были измерены посредством испытания на трехточечный изгиб на универсальной механической испытательной машине (TST-B615A-S, TST Detection Instrument Co.Ltd., Дунгуань, Китай). Во время испытания SGRS сторона, которая находилась вдали от армированного материала, контактировала с молотком. Размеры образца для испытаний MOR и MOE составляли 400 мм × 50 мм × 15 мм (длина × ширина × толщина).

IT был также измерен в соответствии с китайским национальным стандартом GB / T 20241-2006 (2006). Размеры тестовых образцов для ИТ-тестирования составляли 300 мм × 50 мм × 15 мм (длина × ширина × толщина). Образец устанавливали на подставку испытательной машины (MTS-ZCJ2000, MTS System Instrument Co.Ltd., Гуанчжоу, Китай) симметрично, а затем сломался свободно падающим молотком. Энергия, поглощенная образцом во время разрушения, регистрировалась испытательной машиной, и окончательный расчет IT производился по следующей формуле:

(1)

, где A — ударная вязкость материала (кДж / м 2 ), Q — поглощенная энергия (Дж), b — ширина образца (мм), а t — толщина образца (мм).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Модуль упругости при разрыве (MOR)

MOR — важный стандарт измерения прочности материалов на изгиб. Как показано на рис. 4b, по сравнению с контрольной группой (без армирования стекловолокном), SGRS увеличился на 18,37%, 13,12%, 11,39% и 8,4% для четырех групп с различной плотностью. Это произошло потому, что вклад в модуль изгиба и ударную вязкость одного стекловолокна был выше, чем у одного волокна тополя.Когда стекловолокно было добавлено в скримбер из тополя, полностью соединенное с волокном тополя, местная прочность образца на растяжение увеличилась. По сравнению с MOR для SGRS на четырех уровнях плотности увеличение амплитуды MOR для DGRS было меньше, чем для SGRS. Это произошло из-за того, что нижняя поверхность образца выдержала самое высокое растяжение и была той частью, которая треснула первой во время испытания на трехточечный изгиб, так что армирующее стекловолокно, которое было добавлено в третьем направлении толщины (близко к нижней поверхности) SGRS может помочь повысить MOR более эффективно.Кроме того, когда плотность была увеличена, процент увеличения MOR для SGRS и DGRS был уменьшен. Это произошло потому, что доля армирующего волокна уменьшалась с увеличением плотности. По сравнению с MOR DGRS, MOR TGRS снизился. Это связано с тем, что усиление среднего слоя армирующего стекловолокна на MOR материала не является очевидным, кроме того, это также может вызвать расслоение материала.

Согласно дисперсионному анализу в таблице 2, значение p плотности и структуры было равно 0.00, который был меньше 0,01, что указывает на высокую значимость влияния плотности и структуры на MOR. Значение p «плотность * структура» составляло 0,00, что было больше 0,01, что указывает на значительный эффект между двумя факторами.

(а)

(б)

Рис. 4. (a) MOR по сравнению с контролем для трех типов армированного скримбера и четырех уровней плотности. (b) Увеличение скорости MOR по сравнению с контролем для трех типов армированного скримбера и четырех уровней плотности

Таблица 2.Испытания межсубъектного влияния плотности и структуры на MOR

Модуль упругости (MOE)

Как показано на рис. 5b, MOE SGRS увеличился на 12%, 17,07%, 13,2% и 6,17% при четырех различных плотностях по сравнению с контрольной группой. Это можно объяснить более высокой прочностью на изгиб и ударной вязкостью стекловолокна. По сравнению с контрольной группой, MOE DGRS увеличилась на 17,58%, 19,3%, 15,76% и 6,85% при четырех различных плотностях.MOE был самым высоким при 0,7 г / см 3 . После 0,7 г / см 3 MOE начала снижаться. МЧС ТГРС уменьшилось по сравнению с МЧС ДГРС. Это можно объяснить причиной снижения MOR TGRS.

Согласно дисперсионному анализу в Таблице 3, p-значение плотности и структуры было 0,00, что было меньше 0,01, что указывает на высокую значимость влияния плотности и структуры на MOE. Значение p «плотность * структура» было равно 0.00, что было больше 0,01, что указывает на значительный эффект между двумя факторами.

(а)

(б)

Рис. 5. (a) MOE в контроле и три типа усиленного скримбера и четыре уровня плотности. (b) Увеличение MOE по сравнению с контролем для трех типов усиленного скримбера и четырех уровней плотности

Таблица 3. Тесты межсубъектного влияния плотности и структуры на MOE

Ударная вязкость

Как Рис.6b показано, что IT скримбера увеличивается с увеличением плотности.

(а)

(б)

Рис. 6. (a) ударная вязкость IT по сравнению с контролем для трех типов армированного скримбера и четырех уровней плотности, (b) возрастающая скорость ударной вязкости IT по сравнению с контролем для трех типов армированного холста и четырех уровни плотности

По сравнению с контрольной группой ИТ ГРС увеличился на 34,9%, 17.5%, 13,8% и 4,6%. Это произошло потому, что прочность стекловолокна была выше, чем у волокна тополя. В то же время сетки из стекловолокна достигли баланса в направлениях 0 ° и 90 °, а ударные напряжения лучше распределялись по типу сшивки за счет переплетения вместе, что увеличивало вязкость разрушения образца. Следовательно, когда пластина направления толщины выдерживала поперечное напряжение, образец, армированный стекловолокном, распределял напряжение более эффективно. ИТ DGRS продемонстрировали слабую тенденцию к росту по сравнению с ИТ SGRS; Это связано с тем, что нижняя часть образца поглощала больше всего энергии, поэтому добавление стекловолокна было более эффективным для рассеивания напряжения.По сравнению с IT DGRS, IT TGRS немного снизился. Это произошло потому, что усиливающий эффект, обеспечиваемый средним слоем стекловолокна, был очень мал, а средний слой волокна также может вызывать расслоение материалов.

На всех четырех уровнях плотности скорость увеличения IT скримбера была максимальной и составила 0,6 г / см 3 . С увеличением плотности увеличение ударной вязкости имеет тенденцию к снижению. Это можно объяснить силой сцепления между волокнами.При низкой плотности стенки ячеек связываются непрочно, поэтому сила сцепления между волокнами тополя была намного ниже, чем сила сцепления между стекловолокном и волокнами тополя. С увеличением плотности уменьшалась сила сцепления; следовательно, IT скримбера, армированного волокном, при низкой плотности увеличился больше, чем IT скримбера, армированного волокном высокой плотности.

Согласно дисперсионному анализу в таблице 4, p-значение плотности и структуры было 0,00, что было меньше 0.01, указывая на то, что влияние плотности и структуры на ИТ было очень значительным. Значение p «плотность * структура» было 0,00, что меньше 0,01, что указывает на значительный эффект между двумя факторами.

Таблица 4. Тесты межсубъектного влияния плотности и структуры на ИТ

Линейный регрессионный анализ трех механических свойств скримбера, армированного стекловолокном

Для анализа корреляции между IT, MOE и MOR была построена кривая зависимости (рис.5). Уравнение линейной регрессии между IT и MOE было:

IT = 0,01908 * (MOE) — 109,32 (1)

Поскольку коэффициент линейной регрессии уравнения был R = 0,7938> R 20, 0,05 = 0,403, была очевидная линейная корреляция между IT и MOE. Уравнение линейной регрессии между MOR и MOE было:

MOR = 0,0102 * (MOE) — 14,802 (2)

(а)

(б)

(в)

Рис.7. (a) Линейные регрессии между IT и MOE, (b) Линейные регрессии между MOR и IT, (c) Линейные регрессии между MOR и MOE

Была очевидная линейная корреляция между MOR и MOE, потому что коэффициент линейной регрессии уравнения был R = 0,8566> R 20, 0,05 = 0,403. Между тем, уравнение линейной регрессии между MOR и IT было:

MOE = 42,533 * (IT) + 6997,6 (3)

Также была очевидная линейная корреляция между MOR и IT, потому что коэффициент линейной регрессии уравнения был R = 0.7893> R 20, 0,05 = 0,403.

ВЫВОДЫ

  1. С увеличением количества слоев сетки из стекловолокна, добавленных в волокнистый холст, MOR и MOE увеличились на всех уровнях плотности. MOR и MOE SGRS увеличились по сравнению с контрольной группой. MOR и MOE DGRS были увеличены, но увеличение амплитуды было меньше, чем у SGRS. По сравнению с MOR и MOE DGRS, MOR и MOE TGRS немного снизились.
  2. С увеличением плотности скорость увеличения механических свойств (MOR, MOE, IT) скримбера, армированного стекловолокном, имела тенденцию к снижению, что указывает на то, что стекловолокно лучше влияет на прочность на механические свойства скримбера при низких температурах. плотность (0.6 г / см 3 , 0,7 г / см 3 ).
  3. IT SGRS и DGRS был увеличен по сравнению с контрольной группой. IT DGRS достиг самой высокой скорости роста по сравнению с контрольной группой; однако IT TGRS снизился по сравнению с IT ударной вязкости DGRS

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарны за поддержку Научно-технологическому проекту провинции Цзянсу (№ BY2015006-04) и проекту, финансируемому в рамках приоритетной академической программы развития высших учебных заведений Цзянсу (PAPD).

ССЫЛКИ

Бал, Б. С. (2014). «Свойства изгиба, сцепления и прочности на раскалывание LVL, армированного тканым стекловолокном», Constr. Build Mater. 51, 9-14.

DOI: 10.1016 / j. Conbuildmat. 2013.10.041.

Бурдурлу Э., Килич М., Ильче А. С. и Узункавак О. (2007). «Влияние организации слоев и направления нагрузки на прочность на изгиб и модуль упругости клееного бруса (LVL), полученного из бука ( Fagus orientalis (L.)) и тополь ломбардский ( Populus nigra (L.)) », Constr. Build Mater. 21, 1720-1725.

Каррубба В., Балтерс М. и Зетелиф В. (2008). «Зависимость коэффициента объемного теплового расширения (CVTE) полимеров, армированных стекловолокном (GFR), от содержания стекловолокна», Polymer Bulletin 59, 813-824. DOI: 10.1007 / s00289-007-0819-0.

Ченг, Ф. К., Ху, Ю. К., и Ли, Л. Ф. (2015). «Межфазные свойства композитов из стекловолокна / ненасыщенной полиэфирной смолы / древесины тополя, полученных с помощью процесса препрега / прессования», Fibers and Polymers 16 (4), 911-917.DOI: 10.1007 / s12221-015-0911-2.

Донг, Ю. М., Янь, Ю. Т., Чжан, Ю., Чжан, С. Ф., и Ли, Дж. З. (2016). «Комбинированная обработка для преобразования быстрорастущей древесины тополя в магнитную древесину с высокой стабильностью размеров», Wood Sci. Technol. 50 (3), 503-517. DOI: 10.1007 / s00226-015-0789-6.

ГБ / Т 17657-2013 (2013 г.). «Методы испытаний для оценки свойств древесных панелей и древесных панелей с декорированной поверхностью», China Standards Press, Пекин, Китай.

Он, М.Дж., Чжан Дж., Ли З. и Ли М. Л. (2016). «Производство и механические характеристики скримберного композита, изготовленного из древесины тополя для структурного применения», J. Wood Sci. 62 (5), 429-440. DOI: 10.1007 / s10086-016-1568-1.

Мариам А., Аль-Маадид П., Ноорунниса К. и Набиль М. (2012). «Гибридные композиты из переработанного полипропилена, армированные мукой из древесины финиковой пальмы / стекловолокном: механические и термические свойства», Материалы и конструкции 42, 289-294. DOI: 10.1016 / j.matdes.2012.05.055

Суприда, Дж., Аписит, К., Тирасак, М., и Наронгрит, С. (2012). «Влияние компонентов древесины и армирования стекловолокном на износ композитов дерево / ПВХ», Композиты: Часть B 43 (7), 2721-2729. DOI: 10.1016 / j.compositesb.2012.04.031

Турку И., Карки Т. (2014). «Влияние углеродных волокон, стекловолокна и наноглины на свойства древесной муки и полипропиленовых композитов», Европейский журнал древесины и изделий из дерева 72 (1), 73-79.

Ван, З. К., Лу, X. N., и Хуанг, X. J. (2011). «Армирование клееного бруса волокном рами», Adv. Мат. Res. 332-334, 41-44.

Ван Дж., Го Х. Л., Ван Х. Ю. и Цао П. Х. (2015). «Оценка механической

свойства армированного клееного бруса из шпона тополя », BioResources 10 (4), 7455-7465. DOI: 10.15376 / biores.10.4.7455-7465

Ю., Ю. Л., Ю. В. Дж. (2013). «Технология производства нового скримбера из фиброзного шпона эвкалипта», China Wood Industry 27 (5), 5-8.

Published by alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *